소개:왜 정밀도 Si ₃ N ₄ 접시와 디스크 문제
첨단 제조에서는 전체 시스템의 성능이 마이크로미터 단위로 측정되는 평평하고 치수적으로 안정적인 세라믹 부품에 좌우되는 경우가 많습니다다.반도체 웨이퍼 캐리어는 유지보수해야 합니다sub-micrometer 편평석판 정렬을 보장하기 위해 직경 300mm에 걸쳐.EV 전원 모듈 기판은 다음과 같습니다완벽한 열 전도도 matching전기적인 분리를 제공하는 동안 구리 층으로.항공 우주 터빈 수요 덮여1200°C+에서 차원 안정원심 하중 하에서.
실리콘 nitride (Si ₃ N ₄) 도자기 접시와 디스크의 재료 가 되었기 때문에이 러한 업무 중심 응용프로그램에 대한 선택을 독특하게 섞어고강도 (700~1000 MPa), 예외적 파괴인성 (6~8 MPa·m½), 낮은 열 팽창 (3. 2 × 10 ⁻ ⁶/° C), 훌륭 한 열 충격 저항과 뛰어 난 절연-어떤 금속, 폴리머 또는 기타 세라믹도 동시에 전달할 수 없는 특성.
그러나 완성된 플레이트 및 디스크 형태에서 이러한 특성을 달성하려면 필요합니다모든 제조 단계에 대한 정밀한 제어-분말 화학 및 소결 파라미터에서 다이아몬드 연삭 및 최종 광택까지.이 기술 가이드 세부 정보 처리 완료 정밀도 체인 그 변환 원시 Si ₃ N ₄ 가루 완제품으로 world& 회의는 성분#39;s 가장 까다로운 사양.
물질의 구성 Si ₃ N ₄ 도자기 접시와 디스크
끝 냈 Si ₃의 성능 N ₄ 접시와 디스크은 근본적으로 그들의 화학적 구성과 결과 환경하에 의해 결정 된다.이 관계를 이해하는 것은 각 응용 프로그램에 적합한 재료 등급을 지정하는 데 필수적입니다.
기본 단계:β-Si ₃ N ₄ (> 90%)
시작 α-Si ₃ N 소 결 중에 ₄ 파우더 solution-reprecipitation 변화를 겪를 양식길게 늘 어진 β-Si ₃ N ₄ 곡물다.이 러한은 바늘 결정체 (가로 세로 비율 5-10:1)인 터 락을 만들 책임이 있는 것이 미세구조에 Si ₃ N ₄ 's 특출난 강인함.
소결 첨가제 (4~8 wt%)
Y ₂ O ₃ (3-6%)그리고알 ₂ O ₃ (1-3%)1차 소결 보조 장치입니다.그들은 원주민과 반응시 오 ₂ 한 액체 yttrium-aluminum-silicate 단계를 형성 하기 위해 분말 표면에 liquid-phase 빌 더를 통해 densification 소 결 및 통제 β-grain 성장 kinetics이다.
곡물 경계단계 (2~5%)
소결 후, 잔류 유리상 또는 결정상 교반상은 그레인 경계에 남는다.그것의 구성과 부피 분율은 결정적인 영향을 미친다고온 크리프 저항, 열 전도성 및 부식 방지다.소결 후 어닐링은 향상된 high-T 성능을 위해이 단계를 결정화 할 수 있습니다.
확장된 지식-구성-속성 관계
더 높은 Y ₂ O ₃/알 ₂ O ₃ 비율홍보 더 완벽 한 β-transformation과 더 큰 곡물 형상 비 → 인성 하지만 낮은 힘 높다.첨가제 수준 낮추기 Lower additive levels더 고운 곡물을 생산 → 강도와 경도는 높으나 인성은 감소.을반도체 기판, 유리상을 최소화한 초고순도 (>99.9%)는 열전도도와 플라즈마 침식 저항을 극대화합니다.을구조 접시, 최적화된 첨가제 수준은 인성과 machinability의 균형을 맞춘다.HUACIJULI 제공 여러 Si ₃ N ₄ 성적 특정 플레이 트/디스크 응용 프로그램 요구사항에 알맞다.
Si ₃의 기초 N ₄ 플레이 트 미세구조에-성능
다음 다이어 그램을 보여 준 특유의 미세구조에 결 Si ₃ N ₄ 도자기 접시를 보여주는 연동 β-grain 네트워크과 곡물 결정하는 경계 단계 기계적, 열, 및 전기적 특성:
도표 1:Si ₃ N ₄ 도자기 접시 단면 미세구조에
Si ₃ N이 정밀도에 대한 제조 과정 ₄ 접시와 디스크
생산 Si ₃ N ₄ 디스크를 sub-micrometer 정밀도에 접시와 엄격하게 통제 되는 six-step 제조업 체인을 필요로 한다.각 단계는 최종 차원 정확도, 표면 품질 및 재료 특성에 직접 영향을 미칩니다:
가루를 섞어
α-Si ₃ N ₄ (> 99.5%) + Y ₂ O ₃/알 ₂ O ₃이다.젖은 볼 밀링 24-48h.granulation을 위해 분무 건조.
형성
테이프 주조 (얇은 판) 또는 200-300 MPa (두꺼운 판/디스크)에서 CIP.거의 net 형상에 가까운 친환경 가공입니다.
Debinding
제어 열 debinding 400-600°C.느린 램프 속도는 두꺼운 구간에서는 균열을 방지합니다.
GPS/엉덩이 소자
-10 1750-1900 ° C, MPa N ₂ 입니다.α → β 변화이다.> 99.5% TD.수축을 조절~18-22%.
CNC 연마
다이아몬드 휠 (80→400→800 메쉬)이다.병렬처리를 위한 더블 디스크 연마.공차 ± 5 μ m이다.
Lapping & 광택
SiC/다이아몬드 슬러리 래핑.CMP 닦다.최종 Ra < 0. 05 μ m.이 평평 < 1 μ m/100mm 입니다.
테이프 캐스팅 vs CIP 형성
테이프 캐스팅얇은 판 (<2mm) 및 대면적 기판에 선호되어 우수한 녹색 밀도 균질성으로 균일한 두께를 생성합니다.냉간 동위 압착 (CIP)더 두꺼운 판 (>3mm)과 디스크에 사용되며, 후속 가공에 등방성 압축과 우수한 녹색 강도를 제공합니다.두 방법 모두 불량 없는 소결에 필요한 녹색 밀도>55% TD를 달성합니다.
수축 보상
Si ₃ N ₄ 승화18-22% 선형 수축동안 소 결 했다.정밀한 수축 예측 (생산 배치 전반에 걸친 통계적 공정 관리를 통해)을 통해 소결 치수가 ±0.1mm 이내에 들어가도록 그린 파트를 대형화할 수 있습니다-신터 후 가공 시간 및 비용을 최소화합니다.HUACIJULI는 내부의 수축 변동을 유지합니다± 0.3%batch-to-batch다.
완전한 제조 Process Flow
다음 다이어 그램은 원시 파우더에서 종단 간 생산 흐름을 끝 냈을 나타내고 정밀 Si ₃ N ₄ 플레이 트/디스크, 키를 포함 한 각 단계에서 공정 검문소를 매개 변수 및 품질:
도표 2:Si ₃ N ₄ 플레이 트 & 디스크 제조 프로세스 흐름
달성 가능한 정밀 사양
당나귀의 HUACIJULI's 정밀 처리 기능을 Si ₃ N ₄ 접시와 디스크 범위 3 계층, 표준 산업 학년부터 ultra-precision 반도체 학년:
| 규격 | 표준 학년 | 정밀도 학년 | Ultra-Precision (반 강) |
|---|---|---|---|
| 생산기반 | ± 0. 02 mm | ± 0. 005 mm | ±0.002 mm'라는 것이다 |
| 평탄도 (100mm 당) | < 5 μ m | < 2 μ m | < 1 μ m ★ |
| 병렬 처리 | < 10 μ m | < 5 μ m | < 2 μ m ★ |
| 표면 조도 (Ra) | 0. 4 μ m < | < 0. 1 μ m | < 0. 05 μ m ★ |
| 두께 균일성 | ± 0. 05 mm | ± 0. 02 mm | ±0.005 mm'하고 있다 |
| 가장자리 품질 | Chamfered | 땅 반경 | 세련된 가장자리 (Polished edge) |
| 전형적인 응용 프로그램 | 산업 마모 플레이트, 씰면 | 항공 우주, EV 기판 | 반도체, 광학 |
'는 최고의 달성 가능한 사양.요청시 사용자 지정 중급 성적을 사용할 수 있습니다.
산업의 애플리케이션 정밀도 Si ₃ N ₄ 접시와 디스크
반도체 제조
구성 요소:웨이퍼 캐리어 (FOUP), 포커스 링, 식각 챔버 라이너, CMP 유지 링, 히터 커버.
왜 Si ₃ N ₄:초저입자 생성, 석영보다 우수한 플라즈마 침식 저항 5×, 실리콘 웨이퍼에 매치된 CTE, 플라즈마 챔버에서 아크를 방지하는 전기 절연.
EV 파워일렉트로닉스
구성 요소:IGBT/SiC 파워 모듈 기판 (DBC/AMB 베이스플레이트), 버스바 절연체, 열 스프레더.
왜 Si ₃ N ₄:세라믹 기판 중 가장 높은 파괴인성은 열 사이클링>10,000 사이클에서 생존한다.CTE (3.2 ppm/K)는 구리 금속화와 밀접하게 일치하여 AMB 구조에서 delamination을 방지합니다.
항공 우주 & 방어
구성 요소:터빈 수막 세그먼트, 센서 하우징, 레이돔 창, 자이로스코프 로터 디스크, 베어링 스페이서 플레이트.
왜 Si ₃ N ₄:1200°C+ 에서의 차원 안정성, 저밀도 (초합금보다 60% 가벼움), 빠른 상승/하강 사이클 동안 열 충격 생존, 레이돔 응용을 위한 레이더 투명성.
의료 기기
구성 요소:수술 기기 플랫폼, mri 호환 포지셔닝 플레이트, x 선 탐지기 기판, 임플란트 시험 디스크.
왜 Si ₃ N ₄:생체적합성, 비자기성 (MRI 안전), 방사선 투과, 고온에서 멸균 가능하며, 체액 및 세정제에 화학적으로 비활성.
광학 & 레이저 시스템
구성 요소:레이저 거울 기판, 망원경 레퍼런스 플랫, 간섭계 베이스플레이트, 광학 장착 디스크.
왜 Si ₃ N ₄:영점에 가까운 CTE는 온도 범위에 걸쳐 광학 수치 안정성을 보장합니다.Polishable λ/20이 평평 하기 위해 정밀 광학 참조.진공 환경에서 outgassing 하지 않음.
산업 장비
구성 요소:기계식 실 면판, 게이지 블록, 마모 플레이트, 펌프 라이너 디스크, 측정 표준, 설비 플레이트.
왜 Si ₃ N ₄:경화 강 대비 마모 저항성 5-10×, 화학 환경에서의 부식 면역성, metrology-grade 기준 표면에 대한 장기 차원 안정성.
확장 지식-AMB 기판 기술: 활성 금속 측 (다)은 Si ₃ N ₄ 접시 전자 기판 힘에 도자 기가 핵심 계층으로을 두고 있다.직접적인 결합과 달리 구리 (DBC)에 의존하는 eutectic 유대,다 네/사용 Zr-based braze 합금하 화학적으로 본드 Si ₃ N ₄, 활성화구리 두께는 0.8mm까지와 살아남은 > 1만 열 주기 (40 ° C를 175 ° C)을만 드는 박리-Si ₃ 없이 N ₄다 기판에 대한 표준을 차세대 EV 인버터 및 재생 에너지 변환기.
Si ₃ N ₄ 대 다른 도자기 접시 물질
| 속성 | Si ₃ N ₄ | 알 ₂ O ₃ | AlN | ZrO ₂ | SiC |
|---|---|---|---|---|---|
| 파괴인성 (MPa·m½) | 6-8 ★ | 3-5 | 3-4 | 5-8 | 3-5 |
| 열전도도 (W/m·K) | 20-30 | 25-30 | 170-200 ★ | 2-3 | 120-270 |
| CTE (× 10 ⁻ ⁶/° C) | 3. ★ | 7. 5 | 4. 5 | . 0 | 4. 0 |
| 휨강도 (MPa) | 700-1000 ★ | 300-630 | 300~400 | 800 | 400-600 |
| 열 충격 Resistance | 훌륭 한 ★ | 적당 한 | 좋은 | 좋은 | 좋은 |
| 최대 서비스 온도. (°C) | 1400 ★ | 1200 | 1000 | 800 | 1600 |
'는 부문에서 최고다.Si ₃ N ₄ 독특하게 결합하는 높은 가장 낮은 CTE 인성 + + + 훌륭 한 강도 좋은 열전도 율이다.
키 통찰력: 을전원 기판, AlN은 열전도 율이 더 높지만 부족 Si ₃ N ₄ 's 인성-AMB 브레이징 및 열 사이클링 도중 AlN 기판이 균열.을반도체 경기 일정, SiC는 열전도도가 더 높지만 전기 전도성이 있습니다.을항공우주 접시, ZrO ₂는 비교 할만 한 인성 그러나 CTE 3 × 높은 열 불일치 문제를 초래 한다.Si ₃ N ₄이 균형 잡 힌 재산 집합에 세라믹만 개설을 가장까 다로 운 플레이 트/디스크 애플리케이션에 필요 합니다.
왜 HUACIJULI을 가지고 있는 파트너 Si ₃ N ₄ 접시와 디스크?
수십 년간 쌓아온 전문 지식
깊은 Si ₃ N ₄ 재료 과학 지식과 결합 정밀도 입 숙달-파우더에서 단계마다 최적화 부분을 마 쳤다.
Sub-Micrometer 능력
CNC double-disc 분쇄기, 행성 lappers 및 CMP polishers 달성이 평평 < 1 μ m과 Ra < 0. 05 μ m 지속적으로 입니다.
여러 Si ₃ N ₄ 성적
표준, 고인성, 고순도 및 고열전도도 등급-각각 특정 플레이트/디스크 용도에 최적화되어 있습니다.
전체 계측 연구실 (Full Metrology Lab)
모든 플레이트/디스크가 출하 전에 규격을 충족하도록 보장하는 CMM, 레이저 간섭계, profilometry 및 초음파 검사.
정밀도 Si ₃ N ₄ 접시나 디스크 가 필요 합니까?
귀하의 도면 및 사양 공유-당사의 엔지니어링 팀이 자세한 견적 및 제조 가능성 평가를 제공합니다.
HUACIJULI에게 견적을 요청합니다자주 묻는 질문 (FAQ)
Q1:무엇이 물질의 구성 Si ₃ N ₄ 도자기 접시?
Si ₃ N ₄ 판으로 구성 되어90% > β-Si ₃ N ₄ 결정 단계4-8은 영감탱이% Y ₂ O ₃/알 ₂ O ₃ 소 결 첨가 제를 형성 한 2-5% intergranular 잔잔 단계다.에 길게 늘 어진 β를 만들-grains 맞물 려 있는 것이 미세구조에 material&에 책임이 있는#39;s 특출난 인성 (6-8 MPa·m½).
질문:무슨 제조 과정 정밀도 Si ₃ N ₄ 접시와 디스크을 생산하 는가?
6단계:(1) 분말 혼합, (2) 테이프 주조 또는 CIP 형성, (3) 디바인딩, (4)1750-1900°C에서 GPS/엉덩이 소결, (5)을 ± CNC 다이아몬드 연마 5 μ m, (6) 핥/광택을 Ra < 0. 05 μ m과 편평 < 1 μ m이다.각 단계는 미세구조 및 차원 정확도를 최적화하기 위해 제어됩니다.
Q3:어떤 정밀 공차를 달성 가능합니까?
표준 학년:± 0.02mm, 0. 4 μ m Ra <다.정밀도 학년:± 0.005mm, Ra < 0. 1 μ m.Ultra-precision (반도체):± 0.002mm, 편평 < 1 μ m/100mm, Ra < 0. 05 μ m다.병렬 처리 < 2 μ m과 두께 균일성 ± 0.005mm은 중요 한 애플리케이션을 위한 성취 할 수 있다.
Q4:어떤 산업 사용 Si ₃ N ₄ 접시와 디스크?
반도체(웨이퍼 캐리어, 식각 챔버),EV(AMB 전원 기판),항공우주(터빈 수심, 센서 하우징),의료(MRI-safe 플랫폼),광학(미러 기판, 레퍼런스 플랫), 그리고산업(밀봉면, 마모 플레이트, 게이지 블록).
우리:어떻게 Si ₃ N ₄ 권력을 위한 AlN 기판을 비교 할까?
AlN는 더 높은 열전 도도 (170-200대 20-30 W/m · K), 그러나 Si ₃ N ₄은2-3× 높은 파괴인성다.다에 기판 력을 받는 열 사이클 Si ₃ N ₄ 살아남 > 1만 주기 동안 AlN 1,000-3,000 사이클 후 균열이 있습니다.신뢰성 요건이 까다로운 EV 인버터의 경우,Si ₃ N ₄다 지금은 업계 표준.
